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DESCRIPTION circuit de récupération de fluide
Domaine technique
Cette invention concerne un système de commande hydraulique, et plus particulièrement un circuit de récupération qui réutilise du fluide qui s'est échappé du coté en rétraction d'un vérin hydraulique, pour en remplir le coté en extension. certains systèmes de commande hydraulique utilisent un circuit de récupération pour remplir le côté en extension d'un moteur hydraulique à l'aide du fluide qui s'est échappé du côté en rétraction du moteur. De cette manière, une quantité moindre de fluide est exigée de la pompe du système, ce qui permet d'utiliser pour d'autres circuits du travail du système le fluide provenant de la pompe du système. Un tel circuit de récupération est décrit dans US-A-4 028 889.
Un des problèmes que rencontre un tel circuit de récupération est que certains des composants qui réalisent la récupération ont jusqu'ici été incorporés dans la vanne de contrôle directionnel, d'autres composants étant disposés dans la conduite de retour reliant la vanne de contrôle directionnel et le réservoir. Situer les composants de récupération en de tels emplacements réduit drastiquement l'efficacité du circuit de récupération. Par exemple, le fluide qui s'est échappé du moteur doit
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traverser la totalité de la longueur des conduites reliant le moteur et la vanne de contrôle directionnel, traverser la vanne de contrôle directionnel dans un premier sens et ensuite dans le sens inverse et ensuite traverser la totalité de la longueur des autres conduites menant au côté en extension du moteur.
La forme des passages traversant le corps de la vanne et l'élément de contrôle d'écoulement qui y est situé réduisent l'écoulement du fluide qui les traverse, ce qui provoque une chute de pression dans le fluide qui s'échappe. Une chute de pression supplémentaire est provoquée par le fait que le fluide doit traverser les conduites dont sur certains véhicules la longueur peut dépasser 7 ou 8 mètres.
L'effet combiné des chutes de pression plus élevées impose de régler la pression des circuits de récupération à un niveau plus élevé pour permettre une récupération adéquate. considérant ce qui précède, il serait souhaitable d'avoir un circuit de récupération dans lequel le fluide qui s'est échappé évite la vanne de contrôle directionnel, et qui soit situé en position proche des moteurs hydrauliques pour minimiser la longueur du parcours d'écoulement entre le côté en contraction et le côté en extension du moteur hydraulique. L'amplitude de la chute de pression du fluide qui s'est échappé est réduite en évitant la vanne de contrôle et en raccourcissant le parcours d'écoulement du fluide entre le côté en rétraction et le côté en extension des moteurs.
Lorsque l'on minimise la chute de pression, on augmente l'efficacité du remplissage du côté en extension du moteur.
La présente invention a pour objet de surmonter un ou plusieurs des problèmes décrits ci-dessus.
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Description de l'invention.
Dans un aspect de la présente invention, on propose un circuit de récupération de fluide pour un système hydraulique possédant un moteur hydraulique à double action qui possède une première et une seconde chambre, la première chambre étant soumise à une pression générée par la charge, et un premier et un second conduit relié respectivement à la première et à la seconde chambre. Le circuit de récupération comprend un clapet anti-retour de charge situé dans le premier conduit, servant à permettre au fluide de passer dans un premier sens, en direction de la première chambre d'actuation, et à empêcher le passage du fluide dans le sens inverse. Un troisième conduit est relié au premier conduit, des deux côtés du clapet antiretour de charge, pour fournir un parcours d'écoulement évitant le clapet anti-retour de charge.
Une vanne à champignon commandée à distance est située dans le troisième conduit pour normalement bloquer le passage du fluide traversant le troisième conduit en provenance de la première chambre d'actuation. La vanne à champignon peut être déplacée de manière contrôlée en une position ouverte, par un signal de commande qu'elle reçoit. Une vanne de décharge basse pression est située dans le troisième conduit, en série avec la vanne à champignon et en aval de celle-ci, et est orientée pour empêcher l'écoulement du fluide du premier conduit vers la vanne à champignon. La vanne de décharge est déplacée en une position ouverte lorsque dans le troisième conduit, entre la vanne champignon et la vanne de décharge, la pression du fluide dépasse un niveau prédéterminé.
Un moyen fournit une communication à sens unique du fluide du troisième conduit vers le second conduit lorsque dans le troisième conduit, entre la vanne champignon et la vanne de décharge, la pression du fluide est supérieure à la pression du fluide dans le second conduit.
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Brève description des dessins La figure unique est une représentation schématique d'un mode de réalisation de la présente invention.
Meilleur mode de réalisation de l'invention Un circuit de récupération 10 est représenté comme faisant partie intégrante d'un système hydraulique 11. Le système hydraulique 11 comprend une pompe 12 à débit variable reliée à un réservoir 13, et possède un contrôleur de débit 14 commandé électroniquement et destiné à contrôler le débit de la pompe en proportion à un signal de contrôle qui lui est envoyé. La pompe 12 à débit variable constitue un moyen 16 permettant de propulser un fluide sous pression à un débit proportionnel à un signal de contrôle qu'elle reçoit. Une pompe pilote 17 est reliée au réservoir 13 et à une conduite d'alimentation pilote 18.
Le système hydraulique 11 comprend également une vanne 19 de contrôle directionnel possédant un orifice d'entrée 21 relié à la pompe 12, un orifice de réservoir 22 relié au réservoir 13 et une paire d'orifices moteurs 23,24. La vanne de contrôle directionnel 19 comprend également une bague 26 de vanne, allongée, actionnée par la pression pilote, une première et une seconde chambre d'actuation 27,28 situées aux extrémités opposées de la bague 26 de vanne, et une paire de vannes proportionnelles 29,31 électro-hydraulique reliées respectivement à la chambre d'actuation 27, à la chambre d'actuation 28 et à la ligne d'alimentation pilote 18. Les vannes proportionnelles 29, 31 constituent un moyen 32 de vannes proportionnelles destinées à contrôler la position de la bague 26 de vanne en réponse à la réception d'un signal électrique de commande.
La bague 26 de vanne est représentée en une position
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neutre dans laquelle l'orifice moteur 24 est en communication avec l'orifice 22 du réservoir lorsque l'orifice d'entrée 21 et l'orifice moteur 23 sont obturés. La bague de vanne 26 peut être déplacée vers la droite dans un premier sens, dans lequel l'orifice d'entrée 21 est mis en communication avec l'orifice moteur 23 par l'intermédiaire d'une vanne 33 anti-retour de charge, tandis que l'orifice moteur 24 reste en communication avec l'orifice réservoir 22. La bague de vanne peut être déplacée vers la gauche dans une seconde direction, pour mettre en communication l'orifice d'entrée 21 avec l'orifice moteur 24, tandis que l'orifice moteur 23 est en communication avec l'orifice réservoir 22.
Les vannes proportionnelles 29,31 sont normalement repoussées par un ressort vers la position représentée, dans laquelle les chambres d'actuation 27,28 sont en communication avec une conduite de purge 34. La vanne proportionnelle 29 peut être déplacée vers la droite pour mettre en communication la ligne d'alimentation pilote 18 et la chambre d'actuation 27 en réponse à la réception d'un signal électrique de commande. De même, la vanne proportionnelle 31 peut être déplacée en direction de la gauche pour mettre en communication la ligne d'alimentation pilote 18 et la chambre d'actuation 28 en réponse à la réception d'un signal électrique de commande.
La pression du fluide qui s'établit dans chacune des chambres d'actuation 27,28 dépend de l'amplitude du signal de commande reçu par la vanne proportionnelle correspondante. Ainsi, l'étendue du déplacement de la bague 26 de vanne dans l'une ou l'autre direction dépend de l'amplitude du signal de commande reçu par les vannes proportionnelles 29,31.
Le système hydraulique 11 comprend en outre une paire de
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moteurs hydrauliques 36,37 à double action qui possèdent des tiges de piston 38,39 reliée chacune à un membre commun 41, de sorte que les moteurs hydrauliques 36,37 se déplacent toujours à l'unisson. Le moteur hydraulique 36 possède une chambre 42 située côté tige et une chambre 43 située côté tête. De même, le moteur hydraulique 37 possède une chambre 44 située côté tige et une chambre 46 située côté tête. Le membre 41 représente une charge de gravité qui exerce dans les chambres 43 et 46 une pression induite par la charge.
Un conduit moteur 47 relie l'orifice moteur 23 à la chambre 44 située côté tige, tandis qu'un autre conduit moteur 48 relie l'orifice moteur 24 à la chambre 46 située côté. tête. Un conduit moteur de dérivation 47a relie le conduit moteur 47 à la chambre 42 située côté tige. De même, un conduit moteur de dérivation 48a relie le conduit moteur 48 à la chambre 44 située côté tête.
Une vanne amplificatrice de débit, du type à champignon, est commandée à distance et disposée dans le conduit de dérivation 48a et comprend un champignon 52 repoussé élastiquement vers une position de blocage de l'écoulement par un ressort 53 disposé dans une chambre de commande 54.
Un orifice 56 à section variable de contrôle d'écoulement est prévu dans le champignon 52 pour mettre en permanence la chambre 43 située côté tête en communication avec la chambre d'actuation 54. L'orifice 56 augmente de taille lorsque le champignon 52 se déplace vers le haut. Un passage 57 de régulation de l'écoulement relie la chambre de commande 54 au conduit de dérivation 48a, entre la vanne à champignon et le conduit moteur 48. Une vanne électro-hydraulique 58 de régulation proportionnelle de l'écoulement est disposée dans le passage 57 de régulation de l'écoulement et peut être déplacée entre une position
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fermée qui interrompt la communication à travers le passage de régulation et une position ouverte variable continûment pour réguler l'écoulement du fluide à travers le passage de régulation.
La vanne proportionnelle 58 se déplace vers la position de régulation ouverte en réponse à la réception d'un signal électrique de commande.
Le circuit de récupération 10 comprend un clapet antiretour 59 disposé dans le conduit moteur 48 et permettant la traversée du fluide s'écoulant dans une première direction, vers la chambre 46 située côté tête, et empêcher le passage de l'écoulement du fluide dans le sens opposé. Un conduit 61 est relié au conduit moteur 48 de chaque côté du clapet anti-retour 59, pour offrir un parcours parallèle d'écoulement évitant le clapet antiretour. Une vanne amplificatrice de débit 62, du type à champignon et commandée à distance, est située dans le conduit 61 pour normalement bloquer l'écoulement de fluide à travers le troisième conduit dans le sens allant de la chambre 46 située côté tête vers le conduit moteur 48.
La vanne à champignon 62 est en substance identique à la manne à champignon 51, et les références numériques utilisées pour décrire la vanne à champignon 51 sont utilisées également pour la vanne à champignon 62.
Le circuit de récupération 10 comprend également une vanne 63 de décharge basse pression disposée dans le conduit 61 en série avec la vanne à champignon 62 et en aval de celle-ci. La vanne 63 de décharge basse pression est orientée pour empêcher l'écoulement du fluide du conduit moteur 48 vers la vanne à champignon 62, et est déplacée vers une position ouverte lorsque la pression du fluide dans le conduit 61, entre la vanne champignon 62 et la vanne de décharge, dépasse un niveau prédéterminé. Un conduit 64 est relié au conduit 47 et au conduit 61, entre
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la vanne à champignon 62 et la vanne de décharge 63.
Un clapet anti-retour 66 de circuit de récupération est situé dans le conduit 64 pour offrir au fluide une communication à sens unique lorsque la pression du fluide dans le conduit 61 entre la vanne champignon et la vanne de décharge est supérieure à la pression du fluide dans le conduit 47.
Le système hydraulique 11 comprend un contrôle électronique 67 possédant un microprocesseur 68 relié aux vannes proportionnelles 58 des vannes à champignon 51,62 par l'intermédiaire d'un conducteur électrique A. De même, le microprocesseur 68 est relié au contrôleur de débit 14 et aux vannes proportionnelles 29,31 par l'intermédiaire des conducteurs B, C et D, respectivement, certaines parties de ces conducteurs ayant été omises pour faciliter la représentation. Le microprocesseur 68 est également relié à un autre circuit de travail 69, par l'intermédiaire d'un ensemble de conducteurs globalement désigné par E. Une paire de leviers de commande 70,71 sont reliés opérativement à une paire de générateurs 72, 73 de signaux d'action qui sont reliés au microprocesseur 68 par l'intermédiaire d'une paire de conducteurs électriques 74,75.
Dans ce mode de réalisation, la vanne à champignon 51 et le circuit de récupération 10 sont montés à proximité étroite des moteurs hydrauliques 36, 37. Une vanne combinée 76 de décharge et de compensation de ligne est reliée au conduit moteur 47 et au réservoir 13.
Application industrielle En opération, lorsque les leviers de commande 70,71 sont dans la position centrale représentée, aucun signal de commande n'est transmis par l'intermédiaire des conducteurs 74,75 au microprocesseur 68. Lorsque le
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microprocesseur 68 ne reçoit aucun signal par le conducteur 74, aucun signal de commande ntest émis par aucun des conducteurs A à E, de sorte que la vanne de contrôle directionnel 27 est en sa position neutre qui bloque l'orifice d'entrée 21. Dans cette situation, le champignon 52 de la vanne à champignon 51 empêche le fluide de quitter la chambre 43 située côté tête, tandis que le champignon 52 de la vanne à champignon 62 et le clapet anti-retour 59 coopèrent pour empêcher le fluide de quitter la chambre 46 située côté tête 46.
De plus, quand le contrôleur de débit 47 ne reçoit aucun signal de commande, le débit de la pompe 12 est dans ce mode de réalisation réduit à une valeur qui lui permet de maintenir une basse pression d'attente à l'orifice d'entrée 21.
Pour mettre les moteurs hydrauliques 36,37 en extension pour relever le membre 41, l'opérateur déplace le levier de commande 70 dans le sens des aiguilles d'une montre, d'une amplitude correspondant à la vitesse à laquelle il veut que les moteurs se mettent en extension. Ce faisant, le générateur 72 de signaux d'action détecte la position d'action du levier 70 et émet un signal de commande au microprocesseur 68 par l'intermédiaire du conducteur 74.
Le microprocesseur 68 traite le signal de commande conformément à des critères préprogrammés et fournit un premier et un second signal de commande, distincts. Le premier signal de commande est envoyé par l'intermédiaire du conducteur C à la vanne proportionnelle 31, ce qui provoque son déplacement vers la gauche pour diriger du fluide pilote provenant de la ligne d'alimentation 18 vers la chambre d'actuation 28. Le fluide pilote sous pression présent dans la chambre d'actuation 28 déplace la bague 26 vers la gauche, pour relier l'orifice d'entrée 21 à l'orifice moteur 24 et l'orifice moteur 23 à l'orifice
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réservoir 22. L'étendue du déplacement vers la droite de la bague 26 est proportionnelle au premier signal de commande transmis à travers le conducteur C.
Dans cette situation, la bague 26 est déplacée suffisamment pour diriger du fluide provenant de la pompe 12 à travers la vanne de contrôle directionnel 19 sous une première chute de pression prédéterminée.
Le second signal de commande est transmis par l'intermédiaire du conducteur B au contrôleur de débit 14, ce qui provoque l'augmentation du débit de la pompe jusqu'à un niveau qui fournit un débit permettant d'obtenir la vitesse de fonctionnement souhaitée des moteurs hydrauliques 36,37. Le fluide provenant de la pompe traverse la vanne de contrôle directionnel 19 et déloge le champignon 52 de son siège dans la vanne à champignon 51 ainsi que le clapet anti-retour 59, ce qui permet au fluide de les traverser en substance sans obstacle en direction des chambres 43 et 46 situées côté tête. La vanne de décharge 63 empêche que le fluide provenant du conduit 48 revienne dans le conduit 61 entre la vanne de décharge et la vanne champignon 62.
Le fluide qui s'échappe des chambres 42,44 situées côté tige traverse les conduits 47a, 47 et revient au réservoir 133 en traversant la vanne de contrôle directionnel 19.
La rétraction des moteurs hydrauliques 36,37 est accomplie de manière similaire en déplaçant le levier de commande 70 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, de sorte qu'un signal de commande est envoyé au microprocesseur par le conducteur 74. Le microprocesseur traite le signal de commande et fournit un premier, un second et un troisième signal de commande distincts. Le premier signal de commande est envoyé par l'intermédiaire du conducteur D à la vanne proportionnelle 29 de la vanne
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de contrôle directionnel 19, ce qui provoque le déplacement de celle-ci vers la droite pour diriger le fluide pilote de la ligne d'alimentation 22 vers la chambre d'actuation 27.
Le second signal de commande est transmis au contrôleur de débit 17 par l'intermédiaire du conducteur B, tandis que le troisième signal de commande est transmis par l'intermédiaire du conducteur A aux vannes de contrôle proportionnel 58 des vannes à champignon 61 et 62, ce qui provoque le déplacement de ces derniers dans la direction appropriée permettant d'établir un parcours d'écoulement à travers les passages de régulation 57. Les débits de fluide traversant les passages de régulation déterminent le degré d'ouverture des champignons 52, et sont proportionnels au troisième signal de commande transmis aux vannes proportionnelles 58.
Dans ce mode de réalisation, l'amplitude du troisième signal de commande peut dans certains cas être choisie pour provoquer le déplacement des champignons 52 vers une position leur permettant de générer une seconde chute de pression prédéterminée qui réduit légèrement le débit du fluide s'échappant des chambres 43,46 situées côté tête.
La réduction du débit ainsi réalisée permet en substance de contrôler la vitesse de rétraction des moteurs hydrauliques par le réglage du débit de la pompe, que la rétraction soit provoquée uniquement par le fluide pénétrant dans les chambres 42,44 situées côté tige ou par la charge de gravité du membre 41 générant une pression induite par gravité dans les chambres 43,46. Dans un autre mode de fonctionnement, on peut choisir que le troisième signal de commande provoque l'ouverture complète des champignons, ce qui permet au fluide de les traverser en substance sans obstacle.
Lorsque les cylindres hydrauliques 36, 37 sont rétractés et qu'une pression induite par la charge existe dans les
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chambres 43,46 situées côté tête, le circuit de récupération fonctionne de la manière suivante. Le clapet anti-retour 59 empêche le fluide s'échappant de la chambre située côté tête 46 de la traverser, ce qui le force à traverser la vanne à champignon 62 ouverte pour pénétrer dans le conduit 61. La vanne de décharge 63 empêche tout d'abord le fluide de s'écouler à travers le conduit 61 vers le conduit 48 et provoque l'augmentation de la pression dans le conduit 61.
Si le niveau de pression dans le conduit 61 en aval de la vanne à champignon 62 devient supérieur au niveau de pression du fluide dans le conduit 47, le fluide qui s'est échappé traversera le clapet antiretour 66 du circuit de récupération, pour pénétrer dans le conduit 47. Une partie du fluide pénétrant dans le conduit 47 sera utilisée pour remplir la chambre 44 coté tige, en extension, et une partie traversera le conduit de dérivation 47a pour remplir la chambre 42 située côté tige, en extension. Si le niveau de pression dans le conduit 61 dépasse le réglage de pression de la vanne de décharge 63, la vanne de décharge s'ouvrent, ce qui permet au reste du fluide qui s'est échappé de revenir vers le réservoir 13.
Un facteur influençant la distribution du fluide qui s'est échappé est le rapport des dimensions des chambres 43 et 46 situées côté tête et des chambres 42 et 44 situées côté tige. Dans le présent mode de réalisation, ce rapport de dimensions est de 2 à 1. Ainsi, le volume du fluide s'échappant de la chambre 46 située côté tête peut remplir complètement les deux chambres 42 et 44 situées côtés tige, en extension. Cependant, on envisage dans la majorité des situations de fonctionnement qu'au moins une partie du fluide sera envoyée dans le conduit 47 depuis la pompe 12, de manière à ce que les moteurs hydrauliques 36,37 puissent exercer
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immédiatement une force dirigée vers le bas lorsque le membre 41 rencontre une résistance quelconque dans son déplacement vers le bas.
Dans cette situation, la quantité de liquide traversant la vanne de décharge 63 sera en substance équivalente à la quantité de fluide pénétrant dans le conduit 47 en provenance de la pompe 12.
A la lecture de ce qui précède, il est évident que la structure de la présente invention fournit un circuit de récupération de fluide possédant une efficacité améliorée.
Les composants du circuit de récupération peuvent être montés directement sur le moteur hydraulique ou à proximité immédiate de celui-ci pour minimiser les pertes de charge en ligne ou les chutes de pression associées au déplacement du fluide à travers de longues conduites de liaison entre la vanne de contrôle directionnel et le moteur. De plus, le montage des composants du circuit de récupération en cet emplacement permet au fluide qui s'échappe d'aller directement vers le côté en extension des moteurs et d'éviter la vanne de contrôle directionnel qui provoquerait une chute de pression supplémentaire dans le fluide de récupération. Le fait de minimiser les chutes de pression augmente le rendement, car la récupération exige alors une pression moindre.
D'autres aspects, objets et avantages de cette invention peuvent être déduits d'une étude des dessins, de la divulgation et des revendications annexés.
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DESCRIPTION fluid recovery circuit
Technical area
This invention relates to a hydraulic control system, and more particularly to a recovery circuit which reuses the fluid which has escaped from the retracted side of a hydraulic cylinder, to fill the extended side thereof. some hydraulic control systems use a recovery circuit to fill the extended side of a hydraulic motor with fluid that has escaped from the retracted side of the motor. In this way, less fluid is required from the system pump, allowing fluid from the system pump to be used for other system work circuits. Such a recovery circuit is described in US-A-4,028,889.
One of the problems encountered by such a recovery circuit is that some of the components which carry out the recovery have so far been incorporated into the directional control valve, other components being arranged in the return line connecting the directional control valve and The reservoir. Placing the recovery components in such locations drastically reduces the efficiency of the recovery circuit. For example, fluid that has escaped from the engine must
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cross the entire length of the lines connecting the motor and the directional control valve, cross the directional control valve in a first direction and then in the opposite direction and then cross the entire length of the other lines leading to the extended side of the motor.
The shape of the passages passing through the valve body and the flow control element located there reduce the flow of the fluid passing through them, which causes a pressure drop in the escaping fluid. An additional pressure drop is caused by the fact that the fluid must pass through the pipes, the length of which on certain vehicles may exceed 7 or 8 meters.
The combined effect of higher pressure drops means that the pressure in the recovery circuits should be set higher to allow adequate recovery. considering the above, it would be desirable to have a recovery circuit in which the escaped fluid avoids the directional control valve, and which is located in position close to the hydraulic motors to minimize the length of the flow path between the contracting side and the extending side of the hydraulic motor. The amplitude of the pressure drop of the escaping fluid is reduced by avoiding the control valve and by shortening the flow path of the fluid between the retracted side and the extended side of the motors.
When the pressure drop is minimized, the filling efficiency of the extended side of the motor is increased.
The object of the present invention is to overcome one or more of the problems described above.
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Description of the invention.
In one aspect of the present invention, a fluid recovery circuit is proposed for a hydraulic system having a double action hydraulic motor which has a first and a second chamber, the first chamber being subjected to a pressure generated by the load, and a first and a second conduit connected respectively to the first and to the second chamber. The recovery circuit includes a load check valve located in the first conduit, serving to allow the fluid to pass in a first direction, towards the first actuation chamber, and to prevent the passage of the fluid in the direction reverse. A third conduit is connected to the first conduit, on both sides of the load check valve, to provide a flow path avoiding the load check valve.
A remotely controlled mushroom valve is located in the third conduit to normally block the passage of fluid passing through the third conduit from the first actuation chamber. The mushroom valve can be moved in a controlled manner to an open position, by a control signal which it receives. A low pressure relief valve is located in the third conduit, in series with and downstream of the mushroom valve, and is oriented to prevent the flow of fluid from the first conduit to the mushroom valve. The relief valve is moved to an open position when in the third conduit, between the mushroom valve and the relief valve, the fluid pressure exceeds a predetermined level.
Means provides one-way communication of the fluid from the third conduit to the second conduit when in the third conduit, between the poppet valve and the relief valve, the pressure of the fluid is greater than the pressure of the fluid in the second conduit.
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Brief Description of the Drawings The single figure is a schematic representation of an embodiment of the present invention.
Best Mode for Carrying Out the Invention A recovery circuit 10 is shown to be an integral part of a hydraulic system 11. The hydraulic system 11 comprises a variable-flow pump 12 connected to a reservoir 13, and has a flow controller 14 electronically controlled and intended to control the flow rate of the pump in proportion to a control signal sent to it. The variable flow pump 12 constitutes a means 16 making it possible to propel a fluid under pressure at a flow proportional to a control signal which it receives. A pilot pump 17 is connected to the reservoir 13 and to a pilot supply line 18.
The hydraulic system 11 also includes a directional control valve 19 having an inlet port 21 connected to the pump 12, a reservoir port 22 connected to the tank 13 and a pair of motor ports 23,24. The directional control valve 19 also includes an elongated valve ring 26 actuated by pilot pressure, first and second actuation chambers 27,28 located at opposite ends of the valve ring 26, and a pair of valves proportional 29,31 electro-hydraulic connected respectively to the actuation chamber 27, to the actuation chamber 28 and to the pilot supply line 18. The proportional valves 29, 31 constitute a means 32 of proportional valves intended to control the position of the valve ring 26 in response to the reception of an electrical control signal.
The valve ring 26 is shown in one position
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neutral in which the motor orifice 24 is in communication with the orifice 22 of the reservoir when the inlet orifice 21 and the motor orifice 23 are closed. The valve ring 26 can be moved to the right in a first direction, in which the inlet port 21 is placed in communication with the engine port 23 by means of a load check valve 33, while the motor orifice 24 remains in communication with the reservoir orifice 22. The valve ring can be moved to the left in a second direction, to put the inlet orifice 21 in communication with the motor orifice 24, while the motor orifice 23 is in communication with the reservoir orifice 22.
The proportional valves 29, 31 are normally pushed back by a spring to the position shown, in which the actuating chambers 27, 28 are in communication with a purge line 34. The proportional valve 29 can be moved to the right in order to put in place communication the pilot supply line 18 and the actuation chamber 27 in response to the reception of an electrical control signal. Likewise, the proportional valve 31 can be moved in the direction of the left to put in communication the pilot supply line 18 and the actuation chamber 28 in response to the reception of an electrical control signal.
The pressure of the fluid which is established in each of the actuating chambers 27, 28 depends on the amplitude of the control signal received by the corresponding proportional valve. Thus, the extent of movement of the valve ring 26 in either direction depends on the amplitude of the control signal received by the proportional valves 29,31.
The hydraulic system 11 further comprises a pair of
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36.37 double-acting hydraulic motors which have piston rods 38.39 each connected to a common member 41, so that the hydraulic motors 36.37 always move in unison. The hydraulic motor 36 has a chamber 42 situated on the rod side and a chamber 43 situated on the head side. Similarly, the hydraulic motor 37 has a chamber 44 located on the rod side and a chamber 46 located on the head side. The member 41 represents a gravity load which exerts in the chambers 43 and 46 a pressure induced by the load.
A motor conduit 47 connects the motor orifice 23 to the chamber 44 located on the rod side, while another motor conduit 48 connects the motor orifice 24 to the chamber 46 situated on the side. head. A bypass motor conduit 47a connects the motor conduit 47 to the chamber 42 located on the rod side. Similarly, a bypass motor conduit 48a connects the motor conduit 48 to the chamber 44 located on the head side.
A mushroom-type flow-increasing valve is remotely controlled and disposed in the bypass duct 48a and comprises a mushroom 52 elastically pushed back to a flow blocking position by a spring 53 disposed in a control chamber 54 .
An orifice 56 with variable flow control section is provided in the mushroom 52 to permanently put the chamber 43 located on the head side in communication with the actuating chamber 54. The orifice 56 increases in size when the mushroom 52 moves to the top. A flow regulation passage 57 connects the control chamber 54 to the bypass duct 48a, between the mushroom valve and the motor duct 48. An electro-hydraulic valve 58 for proportional flow regulation is arranged in the passage 57 for flow regulation and can be moved between a position
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closed which interrupts communication through the regulating passage and a continuously variable open position to regulate the flow of fluid through the regulating passage.
The proportional valve 58 moves to the open regulating position in response to receipt of an electrical control signal.
The recovery circuit 10 comprises a non-return valve 59 arranged in the motor duct 48 and allowing the passage of the fluid flowing in a first direction, towards the chamber 46 located on the head side, and preventing the passage of the flow of the fluid in the opposite. A conduit 61 is connected to the motor conduit 48 on each side of the non-return valve 59, to provide a parallel flow path avoiding the non-return valve. A flow amplifier valve 62, of the mushroom type and remotely controlled, is located in the conduit 61 to normally block the flow of fluid through the third conduit in the direction going from the chamber 46 situated head end towards the motor conduit 48.
The mushroom valve 62 is essentially identical to the mushroom basket 51, and the reference numerals used to describe the mushroom valve 51 are also used for the mushroom valve 62.
The recovery circuit 10 also includes a low pressure relief valve 63 disposed in the conduit 61 in series with the mushroom valve 62 and downstream thereof. The low pressure relief valve 63 is oriented to prevent the flow of fluid from the motor conduit 48 to the mushroom valve 62, and is moved to an open position when the pressure of the fluid in the conduit 61, between the mushroom valve 62 and the discharge valve exceeds a predetermined level. A conduit 64 is connected to conduit 47 and to conduit 61, between
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the mushroom valve 62 and the relief valve 63.
A non-return valve 66 of the recovery circuit is located in the conduit 64 to offer the fluid a one-way communication when the fluid pressure in the conduit 61 between the mushroom valve and the discharge valve is greater than the fluid pressure in conduit 47.
The hydraulic system 11 comprises an electronic control 67 having a microprocessor 68 connected to the proportional valves 58 of the mushroom valves 51, 62 via an electrical conductor A. Likewise, the microprocessor 68 is connected to the flow controller 14 and to proportional valves 29, 31 via conductors B, C and D, respectively, certain parts of these conductors having been omitted to facilitate representation. The microprocessor 68 is also connected to another working circuit 69, by means of a set of conductors generally designated by E. A pair of control levers 70, 71 are operatively connected to a pair of generators 72, 73 of action signals which are connected to the microprocessor 68 via a pair of electrical conductors 74.75.
In this embodiment, the mushroom valve 51 and the recovery circuit 10 are mounted in close proximity to the hydraulic motors 36, 37. A combined valve 76 for line discharge and compensation is connected to the motor duct 47 and to the reservoir 13 .
Industrial application In operation, when the control levers 70,71 are in the central position shown, no control signal is transmitted via the conductors 74,75 to the microprocessor 68. When the
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microprocessor 68 receives no signal from the conductor 74, no control signal is emitted by any of the conductors A to E, so that the directional control valve 27 is in its neutral position which blocks the inlet orifice 21. In In this situation, the mushroom 52 of the mushroom valve 51 prevents the fluid from leaving the chamber 43 located on the head side, while the mushroom 52 of the mushroom valve 62 and the non-return valve 59 cooperate to prevent the fluid from leaving the chamber 46 located on the head side 46.
In addition, when the flow controller 47 does not receive any control signal, the flow rate of the pump 12 is in this embodiment reduced to a value which allows it to maintain a low waiting pressure at the inlet port. 21.
To put the hydraulic motors 36,37 in extension to raise the member 41, the operator moves the control lever 70 clockwise, by an amplitude corresponding to the speed at which he wants the motors go into extension. In doing so, the action signal generator 72 detects the action position of the lever 70 and sends a control signal to the microprocessor 68 via the conductor 74.
The microprocessor 68 processes the control signal in accordance with preprogrammed criteria and provides a first and a second, separate control signal. The first control signal is sent via the conductor C to the proportional valve 31, which causes it to move to the left to direct the pilot fluid coming from the supply line 18 towards the actuation chamber 28. The pressurized pilot fluid present in the actuation chamber 28 moves the ring 26 to the left, to connect the inlet port 21 to the motor port 24 and the motor port 23 to the port
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reservoir 22. The extent to which the ring 26 moves to the right is proportional to the first control signal transmitted through the conductor C.
In this situation, the ring 26 is moved enough to direct fluid from the pump 12 through the directional control valve 19 under a first predetermined pressure drop.
The second control signal is transmitted via conductor B to the flow controller 14, which causes the pump flow to increase to a level which provides a flow enabling the desired operating speed of the pumps to be obtained. hydraulic motors 36.37. The fluid coming from the pump passes through the directional control valve 19 and dislodges the mushroom 52 from its seat in the mushroom valve 51 as well as the non-return valve 59, which allows the fluid to pass through them substantially without obstruction in the direction chambers 43 and 46 located on the head side. The discharge valve 63 prevents the fluid coming from the conduit 48 from returning into the conduit 61 between the discharge valve and the mushroom valve 62.
The fluid which escapes from the chambers 42, 44 located on the rod side passes through the conduits 47a, 47 and returns to the reservoir 133 by passing through the directional control valve 19.
The retraction of the hydraulic motors 36, 37 is accomplished in a similar manner by moving the control lever 70 counterclockwise, so that a control signal is sent to the microprocessor by the driver 74. The microprocessor processes the control signal and provides a separate first, second and third control signal. The first control signal is sent via the conductor D to the proportional valve 29 of the valve
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directional control 19, which causes it to move to the right to direct the pilot fluid from the supply line 22 to the actuation chamber 27.
The second control signal is transmitted to the flow controller 17 via the conductor B, while the third control signal is transmitted via the conductor A to the proportional control valves 58 of the mushroom valves 61 and 62, which causes the latter to move in the appropriate direction making it possible to establish a flow path through the regulation passages 57. The fluid flows passing through the regulation passages determine the degree of opening of the mushrooms 52, and are proportional to the third control signal transmitted to the proportional valves 58.
In this embodiment, the amplitude of the third control signal can in certain cases be chosen to cause the displacement of the mushrooms 52 towards a position allowing them to generate a second predetermined pressure drop which slightly reduces the flow rate of the escaping fluid rooms 43,46 located on the head side.
The reduction in flow rate thus achieved essentially allows the speed of retraction of the hydraulic motors to be controlled by adjusting the pump flow rate, whether the retraction is caused only by the fluid entering the chambers 42,44 located on the rod side or by the load. of gravity of limb 41 generating a pressure induced by gravity in the chambers 43,46. In another operating mode, it is possible to choose that the third control signal causes the mushrooms to open completely, which allows the fluid to pass through them substantially without obstacle.
When the hydraulic cylinders 36, 37 are retracted and a pressure induced by the load exists in the
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chambers 43,46 located on the head side, the recovery circuit operates as follows. The non-return valve 59 prevents the fluid escaping from the chamber situated on the head side 46 from passing through it, which forces it to pass through the open mushroom valve 62 to enter the conduit 61. The discharge valve 63 prevents any first the fluid to flow through the conduit 61 to the conduit 48 and causes the pressure in the conduit 61 to increase.
If the pressure level in the conduit 61 downstream of the mushroom valve 62 becomes higher than the pressure level of the fluid in the conduit 47, the fluid which has escaped will pass through the non-return valve 66 of the recovery circuit, to penetrate into the conduit 47. Part of the fluid entering the conduit 47 will be used to fill the chamber 44 on the rod side, in extension, and part will pass through the bypass conduit 47a to fill the chamber 42 located on the rod side, in extension. If the pressure level in the conduit 61 exceeds the pressure setting of the discharge valve 63, the discharge valve opens, which allows the rest of the escaped fluid to return to the reservoir 13.
One factor influencing the distribution of the escaped fluid is the ratio of the dimensions of the chambers 43 and 46 situated on the head side and of the chambers 42 and 44 situated on the rod side. In the present embodiment, this aspect ratio is 2 to 1. Thus, the volume of the fluid escaping from the chamber 46 situated on the head side can completely fill the two chambers 42 and 44 situated on the rod side, in extension. However, it is envisaged in the majority of operating situations that at least part of the fluid will be sent into the conduit 47 from the pump 12, so that the hydraulic motors 36, 37 can exert
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immediately a downward force when the member 41 encounters any resistance in its downward movement.
In this situation, the quantity of liquid passing through the discharge valve 63 will be substantially equivalent to the quantity of fluid entering the duct 47 coming from the pump 12.
On reading the above, it is obvious that the structure of the present invention provides a fluid recovery circuit having improved efficiency.
The components of the recovery circuit can be mounted directly on the hydraulic motor or in the immediate vicinity of it to minimize the pressure losses in line or the pressure drops associated with the movement of the fluid through long connecting pipes between the valve directional control and motor. In addition, the assembly of the components of the recovery circuit in this location allows the escaping fluid to go directly to the extended side of the motors and to avoid the directional control valve which would cause an additional pressure drop in the recovery fluid. Minimizing pressure drops increases efficiency because recovery requires less pressure.
Other aspects, objects and advantages of this invention can be inferred from a study of the drawings, the disclosure and the appended claims.